Что такое gerber файлы

Gerber

Gerber Systems Corporation

Gerber — файловый формат, представляющий собой способ описания проекта печатной платы для изготовления фотошаблонов на самом разнообразном оборудовании. Практически все современные системы автоматизации проектных работ позволяют генерировать выходные файлы в формате Gerber. С другой стороны почти всё современное оборудование позволяет считывать данные в этом формате.

По сути Gerber файл представляет собой текстовое описание последовательности команд, направленных на прорисовку различных элементов топологии (контактных площадок, переходных отверстий, линий, дуг, текстовых надписей) с помощью графопостроителя. Фактически данные в формате Gerber представляют собой программный код, управляющий выбором инструмента рисования, перемещением его в точку с заданными координатами и выполнением самой операции рисования. При изготовлении фотошаблонов, рисование на светочувствительной плёнке производится световым пятном заданной формы — апертурой.

Обычный формат Gerber является подмножеством форматов семейства EIA Standard RS-274D. Расширенный формат Gerber, иначе называемый RS-274X, включает в себя ряд дополнительных возможностей, таких как заливка полигонов, комбинирование негативных и позитивных изображений, задание пользовательских апертур. Кроме того, файл в формате RS-274X содержит в своём заголовке список используемых апертур, что даёт пользователям возможность обмениваться данными без необходимости отдельного описания используемых инструментов.

Формат RS-274X является надмножеством формата EIA Standard RS-274D. Он поддерживает как коды параметрических данных (G-коды) и коды апертур (D-коды), так и массивы параметров. Массивы параметров представляют собой наборы данных, описывающих или проект целиком, или его части, называемые слоями, что значительно расширяет возможности стандартного формата Gerber. Отметим также, что формат RS-274X был изначально разработан корпорацией Gerber Systems, признанным производителем CAD/CAM систем, устройств широкоформатной печати и оборудования прецизионной резки.

Типы данных

Файл в формате RS-274X может содержать типы данных, располагающихся в следующем порядке:

Источник

Создание производственных Gerber файлов для изготовления платы

Автор: Игорь Зырин, кандидат технических наук, технический специалист компании Altium, автор в Altium Universe

Существует много форматов файлов, по которым выполняется производство платы, но самые основные это Gerber RS-274X, Gerber X2, NC Drill, IPC-2581 и ODB++. Самым популярным форматом, который используется по умолчанию во всех САПР проектирования печатных плат является формат Gerber RS-274X. Этот формат полностью описывает изображение топологического рисунка который стал отраслевым стандартом и используется для изготовления подавляющего большинства (порядка 90%) печатных плат, разработанных во всем мире. Altium Designer позволяет выполнять экспорт файлов во всех вышеописанных форматах.

История формата RS-274

Формат файлов Gerber был разработан корпорацией Gerber Systems (сегодня Ucamco) в 1960-х годах. Формат был основан на подмножестве цифрового стандарта, известного как EIA RS-274-D. В 1980 году Gerber Systems опубликовала спецификацию под названием «Gerber Format: подмножество EIA RS-274-D; справочник по формату данных». Этот формат, широко известный как Gerber RS-274D, или Standard Gerber, вскоре получил широкое распространение и стал де-факто стандартным форматом для векторных фотоплоттеров. В 1998 году Gerber Systems была приобретена Barco и включена в их подразделение PCB, Barco ETS, которое сегодня известно как Ucamco. Для поддержки новых растровых плоттеров Barco собрал все варианты из коллекции форматов Gerber в единый стандартный формат изображений, известный как Extended Gerber, или GerberX. Данное руководство обрисовало в общих чертах формат Gerber RS-274X, который мы используем сегодня.

Хронология развития формата GerberX

Экспорт файлов в Altium Desinger

По завершению проектирования печатной платы необходимо сформировать производственные файлы. Для этого можно воспользоваться средством пакетного формирования выходной документации OutputJob (*.OutJob) и включить вывод Gerber файлов в него. Либо в документе платы выбрать соответствующую команду через главное меню File » Fabrication Outputs » Gerber Files. После чего, необходимо выполнить настройки экспорта Gerber-файлов в соответствующем диалоговом окне Gerber Setup.

Запуск экспорта Gerber файлов

В открывшемся окне Gerber Setup необходимо задать конфигурацию Gerber-файлов. На первой вкладке General задать единицы измерения и формат вывода Gerber-файлов:

Область №1 Units – единицы измерения – дюймы или миллиметры. При одновременном присутствии в проекте компонентов с миллиметровым и дюймовым шагом, выбор единиц измерения зависит только от эстетического восприятия.

Область №2 Format – формат вывода – количество цифр в координатах элементов печатной платы (площадок, линий и т.п.) до и после десятичной запятой.

Рекомендуем использовать форматы вывода данных для дюймов: 2:4 или 2:5; для миллиметров: 4:4. При использовании второй цифры (кол-во знаков после запятой) менее 4-х, возможно уменьшение зазоров в топологии.

Далее переходим к вкладке Layers, в которой необходимо сконфигурировать набор слоев, необходимых для изготовления печатной платы.

Для того, чтобы выбрать слой для передачи его на изготовление необходимо установить «флажки» в столбце Plot в списке слоев Layers To Plot.

В столбце Extension указано расширение файла в соответствии со стандартом Gerber-RS-274X. Для каждого слоя формируется отдельный файл со своим расширением.

Устанавливать «флажки» в столбце Plot в списке слоев Mechanical Layers(s) To All To All Plots не нужно, т.к. это приведет к копированию слоя во все выгружаемые слои.

Для многослойных печатных плат для того, чтобы в переходных отверстиях на всех внутренних слоях присутствовала площадка, необходимо включить параметр Include unconnected mid-layer pads. Это увеличивает надежность переходных отверстий, но при этом увеличивает и стоимость изготовления печатной платы. Компания Резонит рекомендует его включать.

Столбец Mirror необходимо оставить пустым, т. к. для дальнейшей проверки на технологичность изготовления печатной платы требуется такое же ее представление, как и в проекте, а уже при выводе фотошаблонов производитель отразит зеркально требуемые слои самостоятельно, в зависимости от типа фотоплоттера.

Вкладка Drill Drawing необходима для установления соответствия диаметрам отверстий соответствующих символов для формирования графических карт сверления. Ее мы пропускаем, т. к. на современных производствах сверление выполняется на станках с ЧПУ и в картах сверления нет необходимости.

На вкладке Apertures необходимо включить параметр Embedded apertures (RS274X).

В результате список используемых апертур (набор примитивов) для формирования рисунка печатной платы будет располагаться в начале каждого Gerber-файла.

Закончить конфигурирование Gerber-файлов необходимо в вкладке Advanced

Для формирования файла с программой сверления в документе платы запускаем команду File » Fabrication Outputs » NC Drill Files

Запуск экспорта NC Drill файлов

В открывшемся диалоговом окне конфигурации программы сверления NC Drill Setup необходимо выполнить ряд настроек.

Единицы измерения (область Units) и Формат вывода (область Format) выбираются аналогично настройкам вывода Gerber файлов.

Включить параметр Generate separate NC Drill files for plated & non-plated holes. Это позволит сформировать отдельные файлы для металлизированных и не металлизированных отверстий

Файлы с программой сверления имеют расширение txt для сквозных металлизированных и не металлизированных отверстий.

Окно NC Drill Setup

Настройка пути вывода файлов осуществляется в настройках проекта печатной платы, в диалоговом окне Project Options (Project » Project Options) на вкладке Options. В поле Output Path указан путь, по которому формируются все выходные файлы.

Если включить параметр Use separate folder for each output type, то для Gerber-файлов будет создана отдельная подпапка с названием Gerber Output.

Настройка пути вывода Gerber-файлов

В результате выполненных действий в папке Output сформируются все необходимые файлы для производства печатной платы и файлы отчетов:

Name.EXTREP – отчет о наборе Gerber-файлов;

Name.DRR – отчет о программе сверления.

Описание перечня формируемых файлов Gerber

В комплекте сформированных Gerber файлов все файлы будут иметь различное расширение в зависимости от назначенных им слоям:

Top/Bottom Paste Mask

Top/Bottom Solder Mask

Mechanical Layer 1, 2, etc.

Internal Plane Layer 1, 2, etc.

Pad Master Top/Bottom

Описание назначения слоёв:

TopLayer / BottomLayer – слои топологии на верхней и нижней стороне печатной платы.

MidLayer – внутренние сигнальные слои топологии.

Internal Plane Layer – внутренние негативные слои топологии (слои питания).

TopOverlay / BottomOverlay – слои маркировки. Выводить их нужно, если на изготовленной печатной плате требуется соответствующая маркировка на верхней или нижней стороне соответственно.

TopPaste / BottomPaste – слои паяльной пасты для монтируемых на поверхность элементов. Для изготовления печатной платы эти слои не нужны. Если требуется изготовление трафарета для последующего нанесения пасты, согласуйте с производителем необходимость предоставления этого файла, т. к. чаще всего при производстве трафаретов используются слои топологии.

Keep-Out Layer – слой ограничения размещения топологии на поле печатной плате. Для изготовления печатной платы этот слой не нужен (не нужно его выводить).

Mechanical Layer – слои для работы с конструктивом печатной платы – внешний контур, пазы, пропилы, границы установки компонентов и т. д.

Top / Bottom Pad Master – слои, определенные стандартом файлов Gerber-RS-274X и содержащие в себе информацию только о контактных площадках на монтажных слоях. Для изготовления печатной платы эти слои не нужны (не нужно их выводить).

Для структурирования механических слоев в проекте печатной платы рекомендуем назначать механические слои согласно их типа. Подробнее о типах механических слоев в Altium Designer в документации.

Источник

Краткое введение в Gerber-файлы для печатных плат

Что такое файл Gerber?

Gerber также называется «фотоплоттером», обычно представляет собой только такой формат, как RS-274, 274D, 274X и т. Д., Служащий средой для преобразования разработанных графических данных в производство печатных плат, то есть формат преобразования данных CAD-CAM. Технические характеристики.

Независимо от того, какая система CAD, внешняя база данных CAD должна быть преобразована в файл формата GERBER.

В этом процессе таблица диафрагмы отображает размер, форму и положение линзы плоттера.

Преобразование между ними обычно ощутимо, и как только происходит Гербер, плоттер может приступить к задаче. Плоттер относительно дорогое, но очень точное оборудование, точность может быть менее 1 мил.

Существует два важных стандартных формата Gerber:

1) RS-274-D является производным от кода спецификации EIA RS-274-D в 1985 году, и его материальное содержание включает в себя текстовые адресные материалы и файлы параметров, а также управляющие коды плоттеров.

Gerber в этом формате должен включать файл Aperture, что означает, что файл Gerber и файл Aperture являются отдельными файлами.

RS-274-D использовался бессчетное количество лет.

Поскольку развитие электронных продуктов уже давно превышает текущие потребности, исходный формат RS-274-D постепенно становится неадекватным, и на его основе была создана улучшенная версия, которая была заменена на RS-274-X.

2) RS-274-X появился в 1992 году, и сегодня это самый популярный формат. Это расширенная версия RS-274-D, основанная на RS-274-D, в Gerber File интегрирована только Aperture формата RS-274-X, то есть «с кодом D».

Помимо описанной выше ситуации, существует несколько спецификаций формата данных, которые используются или разрабатываются, например MDA / Fire9000 и Barco DPF. Поскольку они используются не очень часто, здесь мы не будем их подробно объяснять.

Несколько распространенных форматов Гербера:

Это связано с проектированием и производством печатных плат, точно так же, как формат DXF или HPGL, вводимый программным обеспечением AutoCad, обычно используемым в гражданском строительстве или машиностроении.

Это дизайнер, который связывает документы, созданные в результате завершения дизайна графического объекта, с другими системами.

В конце концов, он был разработан американской компанией Gerber для оптических плоттеров, потребляемых компанией, поэтому получил название Gerber Data.

Однако, поскольку этот формат может удовлетворить потребности электронной промышленности, он быстро стал широко использоваться и превратился в стандартный отраслевой формат.

Позже, поскольку этот формат получил широкое распространение в электронной промышленности, он постепенно стал известен как формат Гербера.

Описание файла Aperture:

Файл Aperture в основном описывает форму и размер линзы, используемой в файле Gerber.

Файл Aperture + файл Gerber = Хорошая графика макета печатной платы

Код D: номер апертуры;

ФОРМА: Форма апертуры;

РАЗМЕР: Размер диафрагмы;

Бурение и его значение:

Слепые переходные отверстия— выходить только на внешнее сквозное отверстие печатной платы;

Скрытые переходные отверстия— переходные отверстия, не выходящие на поверхность печатной платы.

Описание полярности файла Гербера:

Положительный: Гербер изображает слой схемы, а изображенная фигура в основном часть меди, или Гербер изображает слой припоя резиста, а изображенная фигура в основном часть паяльной маски (то есть часть, покрытая чернилами);

Отрицательный: Гербер изображает слой схемы, а изображенная фигура в основном без медной части, или Гербер изображает паяльную маску, а изображенная фигура в основном без паяльной маски (то есть часть не покрыта чернилами);

Композитный: Слои, описанные Гербером, имеют разную декомпозицию полярных слоев. Обычно слой выкапывается и накладывается положительная полярность. Слой земляных работ имеет полярность c, что важно для защиты линии или дополнительных материалов.

Как файлы Gerber используются при производстве печатных плат

Технологии производства печатных плат, используемые сегодня, прошли долгий путь за последние десятилетия.

Раньше векторные фотоплоттеры использовались для создания инструментальной пленки, используемой в процессе производства печатных плат.

Сфокусированный свет, проходящий через апертуру, использовался для экспонирования пленки для создания вспышек и рисунков для каждой отдельной площадки и трассы.

Доступен был только минимальный набор диафрагм, и дизайнеры должны были проявить творческий подход, ограничивая свои вспышки и линии только доступными диафрагмами.

Эти старые векторные машины теперь были заменены более новыми машинами, которые используют растровый лазерный процесс для экспонирования пленки.

Для больших кусков пленки, на которых было много линий, векторный фотоплоттер мог занять много часов.

Это время сократилось до нескольких минут с помощью лазерного плоттера.

История файла Gerber может быть прослежена до потребностей исходных векторных фотоплоттеров.

Чтобы дать плоттеру инструкции, файл Gerber содержал минимальную информацию о конфигурации плоттера, координаты X / Y, за которыми следовала команда flash или рисования и какое положение диафрагмы использовать.

Функциональность данных Gerber за год увеличилась; теперь он включает дополнительную информацию о конфигурации, а также макроопределения и определения диафрагмы.

Лазерные плоттеры, используемые сегодня, по-прежнему используют ту же информацию Gerber, но ограничения диафрагмы старых векторных плоттеров больше не применяются.

Лазерные плоттеры преобразуют координаты Гербера в растровый файл, и эта информация указывает лазерному плоттеру, как, где и что должно быть создано на пленке.

Например, определения апертуры передают толщину и размеры дорожек и контактных площадок, в то время как команды рисования определяют, должны ли создаваться линии, заливки полигонов или вспышки. Затем лазер перемещается по пленке, экспонируя изображение по мере его продвижения.

Однако время не стоит на месте, и мир файлов Gerber продолжает меняться.

Производители печатных плат теперь начали использовать прямое лазерное отображение для создания изображений печатной платы непосредственно на меди, минуя необходимость в пленке.

Существуют также новые форматы баз данных, которые используются для создания изображений печатных плат, которые содержат гораздо более интеллектуальные данные о конструкции платы, такие как данные о сетевых соединениях. Но можно с уверенностью сказать, что файлы Gerber будут оставаться в своей текущей форме в течение некоторого времени, и вам нужно знать, какую роль они играют в производстве печатных плат.

Источник

Создание производственных Gerber-файлов для изготовления плат из проектов Altium Designer

В данной статье рассказано, что такое файлы Gerber, их история и назначение для производства печатных плат и рассмотрено получение файлов Gerber из проектов плат Altium Designer.

Подробно рассмотрены настройки экспорта файлов Gerber и рекомендации по их выбору.

В процессе разработки печатной платы каждый сталкивается с тем, что в результате проектирования необходимо передать комплект производственных Gerber-файлов для последующего изготовления платы.

Формирование Gerber-файлов, это ответственная операция, в результате которой необходимо обращать внимание на требования изготовителя плат. Чтобы помочь в работе с созданием Gerber-файлов, Altium Designer включает в себя возможности управления процессом создания, о котором пойдет речь в данной статье.

Существует много форматов файлов, по которым выполняется производство платы, но самые основные это Gerber RS-274X, Gerber X2, NC Drill, IPC-2581 и ODB++. Самым популярным форматом, который используется по умолчанию во всех САПР проектирования печатных плат является формат Gerber RS-274X.

Этот формат полностью описывает изображение топологического рисунка который стал отраслевым стандартом и используется для изготовления подавляющего большинства (порядка 90%) печатных плат, разработанных во всем мире. Altium Designer позволяет выполнять экспорт файлов во всех вышеописанных форматах.

История формата RS-274

Формат файлов Gerber был разработан корпорацией Gerber Systems (сегодня Ucamco) в 1960-х годах. Формат был основан на подмножестве цифрового стандарта, известного как EIA RS-274-D. В 1980 году Gerber Systems опубликовала спецификацию под названием «Gerber Format: подмножество EIA RS-274-D; справочник по формату данных».

Этот формат, широко известный как Gerber RS-274D, или Standard Gerber, вскоре получил широкое распространение и стал де-факто стандартным форматом для векторных фотоплоттеров. В 1998 году Gerber Systems была приобретена Barco и включена в их подразделение PCB, Barco ETS, которое сегодня известно как Ucamco. Для поддержки новых растровых плоттеров Barco собрал все варианты из коллекции форматов Gerber в единый стандартный формат изображений, известный как Extended Gerber, или GerberX. Данное руководство обрисовало в общих чертах формат Gerber RS-274X, который мы используем сегодня.

Хронология развития формата GerberX

Экспорт файлов в Altium Desinger

По завершению проектирования печатной платы необходимо сформировать производственные файлы. Для этого можно воспользоваться средством пакетного формирования выходной документации OutputJob (*.OutJob) и включить вывод Gerber-файлов в него. Либо в документе платы выбрать соответствующую команду через главное меню File » Fabrication Outputs » Gerber Files. После чего, необходимо выполнить настройки экспорта Gerber-файлов в соответствующем диалоговом окне Gerber Setup.

Запуск экспорта Gerber-файлов

В открывшемся окне Gerber Setup необходимо задать конфигурацию Gerber-файлов. На первой вкладке General задать единицы измерения и формат вывода Gerber-файлов:

Область №1 Units – единицы измерения – дюймы или миллиметры. При одновременном присутствии в проекте компонентов с миллиметровым и дюймовым шагом, выбор единиц измерения зависит только от эстетического восприятия.

Область №2 Format – формат вывода – количество цифр в координатах элементов печатной платы (площадок, линий и т.п.) до и после десятичной запятой.

Рекомендуем использовать форматы вывода данных для дюймов: 2:4 или 2:5; для миллиметров: 4:4. При использовании второй цифры (кол-во знаков после запятой) менее 4-х, возможно уменьшение зазоров в топологии.

Окно Gerber Setup — вкладка General

Далее переходим к вкладке Layers, в которой необходимо сконфигурировать набор слоев, необходимых для изготовления печатной платы.

Для того, чтобы выбрать слой для передачи его на изготовление необходимо установить «флажки» в столбце Plot в списке слоев Layers To Plot.

В столбце Extension указано расширение файла в соответствии со стандартом Gerber-RS-274X. Для каждого слоя формируется отдельный файл со своим расширением.

Устанавливать «флажки» в столбце Plot в списке слоев Mechanical Layers(s) To All To All Plots не нужно, т.к. это приведет к копированию слоя во все выгружаемые слои.

Для многослойных печатных плат для того, чтобы в переходных отверстиях на всех внутренних слоях присутствовала площадка, необходимо включить параметр Include unconnected mid-layer pads. Это увеличивает надежность переходных отверстий, но при этом увеличивает и стоимость изготовления печатной платы. Компания Резонит рекомендует его включать.

Окно Gerber Setup — вкладка Layers

Столбец Mirror необходимо оставить пустым, т. к. для дальнейшей проверки на технологичность изготовления печатной платы требуется такое же ее представление, как и в проекте, а уже при выводе фотошаблонов производитель отразит зеркально требуемые слои самостоятельно, в зависимости от типа фотоплоттера.

Вкладка Drill Drawing необходима для установления соответствия диаметрам отверстий соответствующих символов для формирования графических карт сверления. Ее мы пропускаем, т. к. на современных производствах сверление выполняется на станках с ЧПУ и в картах сверления нет необходимости.

На вкладке Apertures необходимо включить параметр Embedded apertures (RS274X).

В результате список используемых апертур (набор примитивов) для формирования рисунка печатной платы будет располагаться в начале каждого Gerber-файла.

Окно Gerber Setup — вкладка Apertures

Закончить конфигурирование Gerber-файлов необходимо в вкладке Advanced

Окно Gerber Setup — вкладка Advanced

Для формирования файла с программой сверления в документе платы запускаем команду File » Fabrication Outputs » NC Drill Files

Запуск экспорта NC Drill файлов

В открывшемся диалоговом окне конфигурации программы сверления NC Drill Setup необходимо выполнить ряд настроек.

Единицы измерения (область Units) и Формат вывода (область Format) выбираются аналогично настройкам вывода Gerber-файлов.

Включить параметр Generate separate NC Drill files for plated & non-plated holes. Это позволит сформировать отдельные файлы для металлизированных и не металлизированных отверстий

Файлы с программой сверления имеют расширение txt для сквозных металлизированных и не металлизированных отверстий.

Окно NC Drill Setup

Настройка пути вывода файлов осуществляется в настройках проекта печатной платы, в диалоговом окне Project Options (Project » Project Options) на вкладке Options. В поле Output Path указан путь, по которому формируются все выходные файлы.

Если включить параметр Use separate folder for each output type, то для Gerber-файлов будет создана отдельная подпапка с названием Gerber Output.

Настройка пути вывода Gerber-файлов

В результате выполненных действий в папке Output сформируются все необходимые файлы для производства печатной платы и файлы отчетов:

Name.EXTREP – отчет о наборе Gerber-файлов;

Name.DRR – отчет о программе сверления.

Описание перечня формируемых файлов Gerber

В комплекте сформированных Gerber-файлов все файлы будут иметь различное расширение в зависимости от назначенных им слоям:

G1, G2, etc.

Описание назначения слоёв:

TopLayer / BottomLayer – слои топологии на верхней и нижней стороне печатной платы.

MidLayer – внутренние сигнальные слои топологии.

Internal Plane Layer – внутренние негативные слои топологии (слои питания).

TopOverlay / BottomOverlay – слои маркировки. Выводить их нужно, если на изготовленной печатной плате требуется соответствующая маркировка на верхней или нижней стороне соответственно.

TopPaste / BottomPaste – слои паяльной пасты для монтируемых на поверхность элементов. Для изготовления печатной платы эти слои не нужны. Если требуется изготовление трафарета для последующего нанесения пасты, согласуйте с производителем необходимость предоставления этого файла, т. к. чаще всего при производстве трафаретов используются слои топологии.

Keep-Out Layer – слой ограничения размещения топологии на поле печатной плате. Для изготовления печатной платы этот слой не нужен (не нужно его выводить).

Mechanical Layer – слои для работы с конструктивом печатной платы – внешний контур, пазы, пропилы, границы установки компонентов и т. д.

Top / Bottom Pad Master – слои, определенные стандартом файлов Gerber-RS-274X и содержащие в себе информацию только о контактных площадках на монтажных слоях. Для изготовления печатной платы эти слои не нужны (не нужно их выводить).

Для структурирования механических слоев в проекте печатной платы рекомендуем назначать механические слои согласно их типа. Подробнее о типах механических слоев в Altium Designer в документации.

Источник